依托實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心 創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式

陳曉范 田新志 申海杰

摘要：該文以西安思源學(xué)院電子信息工程省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)與改革為例，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)施理念、講授體系、講授內(nèi)容和授課方法的模式創(chuàng)新，依托實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的平臺(tái)，摸索如何形成新型應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心；教學(xué)改革；應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）14-0113-02

教育部在全國(guó)范圍內(nèi)開展了“十三五”高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)工作，探索滿足新時(shí)期人才培養(yǎng)需要的實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)和教學(xué)改革方向，建立創(chuàng)新人才成長(zhǎng)環(huán)境，支撐拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)，服務(wù)國(guó)家科教興國(guó)戰(zhàn)略和人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略[1]。我院創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目的，通過改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和方法，邁入了省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的行列。

1實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念的創(chuàng)新

實(shí)驗(yàn)講授理念是實(shí)驗(yàn)講授的指導(dǎo)思想，是在社會(huì)發(fā)展和學(xué)科發(fā)展不斷變化的基礎(chǔ)上不斷更新。人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新首先是理念的更新，先進(jìn)理念的指導(dǎo)決定了教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法的創(chuàng)新，并決定了創(chuàng)新人才培養(yǎng)的方向[2]。

我國(guó)高等教育以“基本理論”、“基本知識(shí)”、“基本技能”的三基教育理念指導(dǎo)下，實(shí)驗(yàn)教學(xué)依附于理論教學(xué)，主要以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生處于被動(dòng)接受狀態(tài)，難以滿足培養(yǎng)新時(shí)期應(yīng)用型人才的要求。在此，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力為核心教學(xué)理念 ，實(shí)踐教學(xué)以創(chuàng)新型、綜合型實(shí)驗(yàn)為主體，鼓勵(lì)學(xué)生自主創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)，允許學(xué)生更多的質(zhì)疑和思考，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)觀念。

我院人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新的主要思路如圖所示：

電子信息工程培養(yǎng)計(jì)劃是在三電、信號(hào)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等專業(yè)基礎(chǔ)課上開設(shè)單片機(jī)原理與應(yīng)用、單片機(jī)接口技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用、傳感器技術(shù)與應(yīng)用、EDA技術(shù)、電子測(cè)量技術(shù)等專業(yè)課程，增設(shè)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等拓展性選修課程，以及學(xué)時(shí)數(shù)占60%左右的實(shí)踐性課程，構(gòu)成適應(yīng)培養(yǎng)目標(biāo)的相對(duì)穩(wěn)定有效的課程體系。從而使學(xué)生具有：

1）掌握C語言進(jìn)行單片機(jī)、嵌入式系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的能力。

2）使用單片機(jī)、DSP、嵌入式系統(tǒng)程進(jìn)行小型產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開發(fā)的能力。

3）掌握電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的能力。

4）掌握基于單片機(jī)、嵌入式系統(tǒng)的自動(dòng)控制技術(shù)，能構(gòu)建、調(diào)試、檢測(cè)、維護(hù)小型自控系統(tǒng)的能力。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的創(chuàng)新

在實(shí)踐教學(xué)體系的建設(shè)上，將基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、綜合設(shè)計(jì)、學(xué)年論文、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）等合理地安排到培養(yǎng)方案中，形成四年實(shí)踐講授不斷線的特點(diǎn)。該體系按知識(shí)結(jié)構(gòu)劃分為以下模塊：

1）電路設(shè)計(jì)模塊：通過電子工藝技能訓(xùn)練、模擬電子線路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、數(shù)字電子線路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、EDA實(shí)驗(yàn)以及電子線路課程設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的基本電路實(shí)驗(yàn)技能、設(shè)計(jì)方法。

2）計(jì)算機(jī)應(yīng)用模塊：通過計(jì)算機(jī)語言上機(jī)實(shí)習(xí)、微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)、單片機(jī)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用課程設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。

3）專業(yè)實(shí)踐模塊：主要包括專業(yè)實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、專業(yè)課課內(nèi)實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容，目的是強(qiáng)化專業(yè)技能、夯實(shí)專業(yè)知識(shí)、強(qiáng)化實(shí)際操作能力。

4）綜合訓(xùn)練模塊：主要包括綜合課程設(shè)計(jì)、綜合設(shè)計(jì)、學(xué)年論文、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）等內(nèi)容，學(xué)生在導(dǎo)師指導(dǎo)下，有明確選題，其中畢業(yè)設(shè)計(jì)需經(jīng)過開題報(bào)告、中期檢查、論文答辯過程。

5）社會(huì)實(shí)踐模塊：主要包括社會(huì)調(diào)研、科技服務(wù)、勞動(dòng)教育、國(guó)防教育等，目的是培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)適應(yīng)能力和綜合素質(zhì)。

模塊中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為多個(gè)層次，有基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。同時(shí)根據(jù)學(xué)生知識(shí)與能力的積累，在不同階段實(shí)施不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和方法。從而構(gòu)成縱橫交錯(cuò)的金字塔式的“立體化”實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新

我院實(shí)驗(yàn)課程改革的基本思路是落實(shí)校企合作、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的人才培養(yǎng)模式，建立人才培養(yǎng)計(jì)劃中所規(guī)定的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系[3]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新可以體現(xiàn)為：

3.1 實(shí)驗(yàn)課程的改革

在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)上，強(qiáng)調(diào)“綜合化實(shí)驗(yàn)，工程化訓(xùn)練”，加大綜合性、設(shè)計(jì)型、創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的比例；建立開放實(shí)驗(yàn)室，滿足學(xué)生多層次、開放性、綜合設(shè)計(jì)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的需求。實(shí)驗(yàn)過程由“被動(dòng)驗(yàn)證”向“主動(dòng)研究”轉(zhuǎn)變，倡導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的“千人千面”，改變傳統(tǒng)的課堂講授指導(dǎo)為主的授課模式。

1）基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練：培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析問題的能力。包括電子元器件的識(shí)別和使用、常規(guī)儀器設(shè)備（示波器、信號(hào)發(fā)生器、穩(wěn)壓電源、萬用表）的原理及使用等基礎(chǔ)技能訓(xùn)練，使學(xué)生能獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取和處理、撰寫完整科學(xué)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告等實(shí)踐環(huán)節(jié)，樹立學(xué)生的工程實(shí)踐思想。

2）綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ?xùn)練：目前中心開出實(shí)驗(yàn)課程75門，共計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目409項(xiàng)，其中基本實(shí)驗(yàn)為130項(xiàng)，占32%，綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)279項(xiàng)，占68%。絕大部分是以虛擬化仿真平臺(tái)為基礎(chǔ)的綜合性實(shí)驗(yàn)，方便學(xué)生運(yùn)用虛擬化手段來自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并從中迸發(fā)出新的設(shè)計(jì)靈感和思路。

3）創(chuàng)新能力訓(xùn)練：為啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)性和創(chuàng)新性，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作能力和團(tuán)隊(duì)精神，組織學(xué)生成立各類課程的專業(yè)社團(tuán)，自由選題及課程設(shè)計(jì)等全開放式實(shí)驗(yàn)。提供開放實(shí)驗(yàn)室開展自主實(shí)驗(yàn)。讓學(xué)生可根據(jù)一個(gè)具體工程實(shí)際情況及要求，設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)，通過上機(jī)仿真，運(yùn)行、調(diào)試，將具體工程實(shí)際情況模擬演示出來。

3.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)

教學(xué)團(tuán)隊(duì)結(jié)合新增設(shè)備組織討論班、開發(fā)教學(xué)實(shí)驗(yàn)、撰寫實(shí)驗(yàn)手冊(cè)或?qū)嶒?yàn)指導(dǎo)用書、制作上網(wǎng)電子教學(xué)資源，至少完成3門實(shí)踐教學(xué)課程的音視頻教材，同時(shí)進(jìn)行科研，積極摸索自行設(shè)計(jì)、協(xié)同制作實(shí)驗(yàn)設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)，至少完成3項(xiàng)自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備任務(wù)。把重點(diǎn)放在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容開發(fā)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革上，建立模擬與仿真相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

3.3 實(shí)驗(yàn)教材與實(shí)驗(yàn)大綱建設(shè)

進(jìn)一步完善和編寫完整的實(shí)習(xí)指導(dǎo)書和配套于教學(xué)的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)大綱、電子教材、視頻教材，方便學(xué)生網(wǎng)上自主學(xué)習(xí)，探索以課題研究帶動(dòng)教學(xué)的模式，。任課教師將科研成果和學(xué)科前沿融入課堂教學(xué)，在實(shí)踐環(huán)節(jié)同樣將工程項(xiàng)目中典型案例直接引入實(shí)驗(yàn)的具體內(nèi)容，特別是專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)和專業(yè)實(shí)習(xí)與畢業(yè)設(shè)計(jì)，有90%的案例或選題與科研成果和社會(huì)實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合。

3.4 校內(nèi)外實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)基地建設(shè)

聘請(qǐng)企業(yè)技術(shù)人員加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)基地的技術(shù)指導(dǎo)工作，提高教師的技術(shù)能力和實(shí)踐能力，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)、CPLD、以及LED技術(shù)方面，做出自己的作品，或開發(fā)出相關(guān)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)板卡與設(shè)備，推動(dòng)學(xué)生的創(chuàng)新性活動(dòng)與能力培養(yǎng)。

建設(shè)校外實(shí)習(xí)基地，為實(shí)習(xí)學(xué)生提供獎(jiǎng)學(xué)金和助學(xué)金，同時(shí)每年為學(xué)生提供創(chuàng)業(yè)基金。堅(jiān)持生產(chǎn)實(shí)習(xí)的培養(yǎng)模式，開展實(shí)習(xí)和社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)，努力保證實(shí)踐教學(xué)的累計(jì)時(shí)間不少于半年，增加大學(xué)生接觸社會(huì)的機(jī)會(huì)，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。

4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的創(chuàng)新

實(shí)驗(yàn)教學(xué)不同于理論教學(xué)，后者是基于知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)方法，是重視知識(shí)的完整性、系統(tǒng)性，一項(xiàng)工作的完成，只要具備一項(xiàng)完成該工作的能力即可[4]。在學(xué)習(xí)過程中完全可以在掌握完成該工作的技能后再拓展相應(yīng)的知識(shí)，而不需要將能力作為知識(shí)的一個(gè)特例。實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與手段的改革就變得極為重要。

4.1 面向任務(wù)的教學(xué)方法

面向任務(wù)的教學(xué)方式，建立目標(biāo)明確、結(jié)構(gòu)完整、內(nèi)容系統(tǒng)的“教、學(xué)、做”過程，突破“理論教學(xué)+實(shí)驗(yàn)箱”的教學(xué)方法，建立“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)+開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)”的教學(xué)方法[5]。為學(xué)生建立一條從應(yīng)用問題出發(fā)，經(jīng)過原理分析、電路設(shè)計(jì)、制作裝焊、調(diào)試運(yùn)行、故障檢測(cè)的工作過程。在校企結(jié)合的辦學(xué)過程中，讓學(xué)生了解企業(yè)對(duì)人才的要求，使學(xué)生對(duì)電子工藝、計(jì)劃管理、過程管理、質(zhì)量管理、成本控制有實(shí)際的認(rèn)識(shí)。

4.2 面向工作過程的教學(xué)方法

根據(jù)《單片機(jī)原理與應(yīng)用》等精品課程建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，在三電課、單片機(jī)技術(shù)課程中，課程設(shè)計(jì)的序化過程是基于工作過程的，其步驟描述如圖所示：

4.3 面向情景的教學(xué)方法

采用情景教學(xué)法來組織相關(guān)技術(shù)性課程的教學(xué)。以《單片機(jī)接口技術(shù)與應(yīng)用》課程為例，共設(shè)計(jì)了5個(gè)學(xué)習(xí)情境，如下表所示：

4.4 依托信息技術(shù)、完善教學(xué)手段

加強(qiáng)仿真教學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，在教學(xué)中引入Proteus仿真軟件對(duì)單片機(jī)進(jìn)行仿真。借助Proteus對(duì)MCU和外圍電路強(qiáng)大的仿真能力進(jìn)行先期的軟硬件調(diào)試，在仿真結(jié)果基本理想時(shí)再進(jìn)行實(shí)際的硬件調(diào)試，其開發(fā)過程不僅高效，而且可以積累實(shí)用的硬件開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，利用Proteus與 Keil c軟件相結(jié)合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真，幫助學(xué)生加深對(duì)概念、原理的理解。學(xué)生通過仿真實(shí)驗(yàn)，可以熟悉單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)方法，提高學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力、排除故障能力和開發(fā)創(chuàng)新能力。

4.5 加強(qiáng)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)與自主學(xué)習(xí)

建立各類專業(yè)社團(tuán)，鼓勵(lì)學(xué)生參加學(xué)科競(jìng)賽活動(dòng)是增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的有力抓手。單片機(jī)設(shè)計(jì)開發(fā)技術(shù)的掌握，不僅需要扎實(shí)的理論功底，更需要堅(jiān)持不懈的實(shí)踐探索。我院學(xué)生多次在省級(jí)大賽中獲獎(jiǎng)。其中多次在陜西省“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中獲得金、銀、銅獎(jiǎng)。省級(jí)、國(guó)家級(jí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目35項(xiàng)，實(shí)用新型專利8項(xiàng)，近三年學(xué)生初次就業(yè)率均超過90%，不少學(xué)生得到用人單位的好評(píng)。

5小結(jié)

依托實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。不僅需要增加實(shí)踐教學(xué)課時(shí)比例，更重要的是對(duì)多個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的內(nèi)容、方法、要求等進(jìn)行認(rèn)真的設(shè)計(jì)，促使學(xué)生在實(shí)踐環(huán)節(jié)中取得以下積極效應(yīng)：

1）對(duì)理論知識(shí)的理解效應(yīng)

通過對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，進(jìn)一步驗(yàn)證理論，尤其對(duì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素要進(jìn)行分析研究，進(jìn)一步加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和靈活運(yùn)用能力。

2）對(duì)創(chuàng)新精神的引導(dǎo)效應(yīng)

學(xué)生在實(shí)踐過程中，重要的是發(fā)現(xiàn)問題。從某個(gè)角度發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)與理論、經(jīng)驗(yàn)與假設(shè)不一致。正是這些問題的發(fā)現(xiàn)，可能成為學(xué)生今后參與科學(xué)研究、追求科學(xué)真理的原動(dòng)力。

3）對(duì)學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)效應(yīng)

由于開放型實(shí)驗(yàn)室的支持，學(xué)生通過設(shè)計(jì)性、綜合性的實(shí)驗(yàn)，自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，有什么想法可以隨時(shí)得到實(shí)驗(yàn)老師的指導(dǎo)，并在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證，大大激發(fā)了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的能動(dòng)性。

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